4.1.2. Конструкция заземляющего устройства

Конструктивно защитное заземление состоит из заземлителей, размещенных в грунте (земле), заземляющего проводника, частично размещенного в грунте, заземляющей шины, размещенной в помещении, где установлено электрооборудование (последние служат для подключения электрооборудования к защитному заземлению).

В качестве заземлителей используются как естественные проводящие конструкции зданий и сооружений, находящиеся в электрическом контакте с землей, так и искусственные устройства, предназначенные исключительно для целей защитного заземления.

В качестве естественных заземлителей, например, могут использоваться:

• металлические обсадные трубы артезианских колодцев, скважин, шурфов и т.п.;

• металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, имеющие соединения с землей;

• свинцовые оболочки электрокабелей, проложенных в земле;

• металлические шпунты гидротехнических сооружений и т.п.

Не допускается использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, горючих газов и их смесей, трубопроводов канализации и центрального отопления, а также железобетонные конструкции зданий и сооружений с предварительно напряжённой арматурой.

Конструкции из напряженного железобетона нельзя использовать в качестве заземлителей потому, что при протекании электрического тока большой величины во время работы защитного заземления повышается пластичность арматурной стали и, соответственно, снижается прочность всей конструкции.

Искусственные заземлители (электроды) могут быть как вертикальными, так и горизонтальными.

В качестве вертикальных заземлителей чаще всего используются: прутковая (стержневая) сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м и более; стальные трубы диаметром 50–60 мм с толщиной стенки не менее 3,5 мм длиной 2,5–3,0 м; уголковая сталь с толщиной полок не менее 4 мм и шириной 40–60 мм такой же длины, как и у труб.

Для электрической связи вертикальных заземлителей и в качестве самостоятельного горизонтального заземлителя применяется полосовая сталь сечением не менее (4×12) мм² и уголковая сталь с толщиной полок не менее 4 мм и шириной 40–60 мм.

Конструктивное исполнение искусственных заземляющих устройств многообразно, так, например, они могут быть полностью заглублёнными в грунт или размещёнными на его поверхности, с заземлителями, расположенными в ряд (рис. 4.1,а) и по контуру (рис. 4.1,б), состоящими из вертикальных заземлителей (рис. 4.1,а, 4.1,б) и горизонтально расположенных металлических полос (рис. 4.1,в) и других вариантов.

а) б) в)

Рис. 4.1. Основные способы размещения заземлителей защитного заземления в грунте (вид в плане):

а – вертикальные заземлители размещены в ряд; б – вертикальные заземлители размещены по контуру; в – горизонтальные заземлители уложены параллельно друг другу на одинаковой глубине; 1 – вертикальные заземлители; 2 – внешний периметр здания; 3 – горизонтальные полосовые заземлители

Заземлители не следует размещать вблизи горячих трубопроводов и других объектов, вызывающих высыхание почвы, а также в местах, где возможна пропитка грунта нефтью, маслами и т.п., поскольку в таких местах удельное сопротивление грунта резко возрастает.

Если в грунте содержатся агрессивные вещества, могущие вызвать интенсивную коррозию заземлителей, то нужно увеличивать площадь их поперечного сечения или применять оцинкованные элементы защитного заземления. Нельзя применять антикоррозионную защиту заземлителей с использованием диэлектрических материалов.

Размещать верхние концы вертикальных заземлителей рекомендуется на таком расстоянии от поверхности грунта (глубине) (h₀, м), начиная с которого (по мере углубления) удельное сопротивление грунта ( , Ом·м) не зависит от климатических условий.

Схема размещения заземлителей в грунте (профильный разрез) представлена на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Конструктивная схема размещения вертикальных и горизонтального заземлителей в грунте (профильный разрез)

Верхние концы погруженных в землю вертикальных электродов соединяются стальной полосой только сварным способом. При этом соединительная полоса устанавливается в положение «на ребро» (см. рис. 4.2), что обеспечивает более надёжный электрический контакт между заземлителями, а следовательно, минимальное сопротивление всей системы.

Наиболее распространенное конструктивное исполнение защитного заземления (рис. 4.3) представляет собой систему, состоящую из вертикальных стержневых (трубчатых) и горизонтального полосового заземлителей, размещенных в грунте (земле) и заземляющего проводника, соединённого с заземляющей шиной (последняя расположена вне грунта, как правило, по внутреннему периметру помещения на его стенах в 20 см от пола и служит для подключения электрооборудования к заземляющему устройству). Заземляющая шина на рисунке не показана.

Рис. 4.3. Конструктивная схема защитного заземляющего